JP6549831B2

JP6549831B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JP6549831B2
Application number: JP2014222301A
Authority: JP
Inventors: 孝浩新開
Original assignee: Nippon Cable System Inc; Hi Lex Corp
Current assignee: Nippon Cable System Inc; Hi Lex Corp
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2034-10-31
Also published as: JP2016092902A

Description

本発明は、被駆動部材に接続されて、駆動源からの入力により被駆動部材を駆動し、被駆動部材からの入力による被駆動部材の動作を制限する駆動装置に関する。

シートリフター、ウィンドレギュレータなどの駆動装置に使用されるスプリングブレーキ装置が特許文献１に開示されている。特許文献１のスプリングブレーキ装置１００は、図４に示されるように、一方が開口した有底筒状のハウジング１０１と、図示しない操作装置に連結されるコア１０２と、図示しないシートリフター等のギヤに歯合するピニオン１０４が設けられ、コア１０２の回動に連動する係合体１０３と、ハウジング１０１の内面にコイル部が圧接したスプリング（図示せず）とを備えている。スプリングブレーキ装置１００は、コア１０２の軸部１０２ａのセレーション部１０２ｂに、手動操作用のハンドル又は電動モータ等の、駆動力を入力するための操作装置が連結されて駆動装置として使用される。スプリングブレーキ装置１００のスプリングは、ピニオン１０４側からの入力に対して、スプリングのコイル部が拡径してハウジング１０１の内面に強く圧接して制動力を作用させるので、ピニオン１０４側からの入力がコア１０２側に伝達されない。逆に操作装置によるコア１０２側からの入力に対しては、スプリングは、コイル部が縮径して制動力を解放し、ギヤに回転力をさほどの抵抗なく伝達できるように構成されている。

特開平８−９９５６９号公報

特許文献１のスプリングブレーキ装置１００では、図４に示されるように、駆動力が入力される軸部１０２ａがハウジング１０１の外部に突出して延びている。このようなスプリングブレーキ装置１００に操作装置を連結して駆動装置として使用する場合、突出して延びる軸部１０２ａや、軸部１０２ａに連結される操作装置により、駆動装置が大型化してしまう。したがって、特許文献１のスプリングブレーキ装置１００を用いた駆動装置は、設置スペースを十分に確保することができない用途に適用することが困難である。

そこで本発明は、かかる問題に鑑み、従来のスプリングブレーキ装置を用いた駆動装置と比べて、より小型化した駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置は、作動ギヤが設けられた作動軸と、前記作動ギヤと歯合して作動する作動部材と、前記作動軸が一方に回転すると径が拡大するように前記作動軸に係合する係合部を有するスプリングと、前記作動軸と前記作動部材と前記スプリングとを収容し、前記作動軸の回転により前記スプリングが径拡大したときに前記スプリングと当接する壁部を有するハウジングと、出力軸を有するモータとを備え、前記出力軸には出力ギヤを有し、前記作動軸には、前記作動軸に前記スプリングが外嵌した状態で、前記出力ギヤを歯合可能であって、前記出力ギヤの回転によって前記作動軸が軸周り方向の回転が可能な歯合孔が形成され、前記ハウジングには、前記係合部が前記作動軸と係合し、前記スプリングが前記作動軸に外嵌し、前記スプリング及び前記作動軸が前記ハウジングに収容された収容状態で、前記ハウジングの外側から前記歯合孔に前記出力ギヤを歯合可能な開口を有することを特徴とする。

また、前記作動部材に入力された力による、前記一方の作動軸の回転を抑制することが好ましい。

また、前記作動軸が、前記作動ギヤが設けられた第１作動軸と、前記第１作動軸と係合し、前記歯合孔が形成された第２作動軸とを備え、前記第１作動軸に、前記スプリングの軸方向の一端側に設けられた一方の係合部と当接する当接面が設けられ、前記ハウジング内に前記スプリングが収容されたときに、前記当接面及び前記ハウジングの内面により、前記スプリングが押圧されて挟持されることが好ましい。

本発明によれば、従来のスプリングブレーキ装置を用いた駆動装置と比べて、より小型化した駆動装置を提供することができる。

本発明の駆動装置の一実施形態を示す分解斜視図である。図１の駆動装置の作動ギヤ、作動部材、スプリングを部分的にハウジング内に収容した状態を示す。図１及び図２の駆動装置が組み立てられた状態において、モータ側から見たハウジング内の構造を示す図である。従来の駆動装置に用いられるスプリングブレーキ装置の斜視図である。

以下、図面を参照し、本発明の駆動装置を詳細に説明する。

本発明の駆動装置１は、図１に示されるように、作動ギヤ２１ａが設けられた作動軸２と、作動ギヤ２１ａと歯合して作動する作動部材３と、作動軸２が一方に回転すると径が拡大するように作動軸２に係合する係合部を有するスプリング４と、作動軸２と作動部材３とスプリング４とを収容し、作動軸２の回転によりスプリング４が径拡大したときにスプリング４と当接する壁部５２ｃ（図３参照）を有するハウジング５と、出力軸６１を有するモータ６とを備えている。

本実施形態の駆動装置１では、モータ６が駆動されると、作動軸２が回転し、作動軸２の回転により、作動部材３が駆動される。一方、作動部材３側から作動軸２への入力があると、スプリング４が径拡大してハウジング５の壁部５２ｃと当接してブレーキとなることにより、作動部材３側の動作が制限される。駆動装置１は、例えばプラグインハイブリッド車の充電口のリッドの開閉機構に用いることができ、その場合、モータ６からの入力で作動部材３を介して図示しないリッドを開閉し、リッド側などからの外部から作動部材３に対して力が入力されても作動部材３の動きが制限されてリッドの動作が制限される。ただし、本発明の駆動装置１は、モータ６からの入力によってリッド等の被駆動部材が駆動され、被駆動部材側からの入力による被駆動部材の動作が制限可能な他の用途の駆動装置にも用いることができる。したがって、本発明の駆動装置は、人の操作でプラグの脱着可能な状態とすることが防止された、プラグインハイブリッド車の充電口のリッドのモータ開閉機構だけでなく、例えばフューエルリッドの開閉機構やウィンドレギュレータの駆動機構など他の機構にも適用することができる。

駆動装置１を駆動するモータ６は、図１及び図２に示されるように、出力軸６１を有し、出力軸６１は作動軸２に接続される。モータ６は、例えば正逆回転可能な電動モータを用いることができ、作動軸２を軸周りに正逆回転させる。本実施形態では、モータ６は、ハウジングカバー５２の外側からハウジング５に接続し、ハウジングカバー５２とモータカバー７とにより覆われている。このとき、モータ６は、ハウジングカバー５２の突出部５２ｂの底部５２ｄに当接し、モータカバー７とハウジングカバー５２とにより挟持されて、軸方向の移動が制限されるように、ハウジング５にネジ８等、公知の固定手段により固定される。軸方向の移動が制限されるようにモータ６がハウジング５に固定されることで、出力軸６１は作動軸２に確実に接続される。

作動部材３は、作動ギヤ２１ａと歯合しているため、モータ６により駆動された作動軸２の回動により作動する。本実施形態では、作動部材３は、図１に示されるように、作動部材本体３１並びに、作動軸２の作動ギヤ２１ａと噛み合うラックギヤ３２を有している。ラックギヤ３２は、ロックピンである作動部材本体３１の一端側に設けられているが、ロックピンに接続され、またはロックピンと一体的に形成されてもよく、ロックピンが作動することにより、図示しないリッドを開閉可能にする。本実施形態では、作動部材３は、ラックギヤ３２が用いられているが、作動軸２の作動ギヤ２１ａと歯合するギヤが設けられていれば他の部材であってもよく、例えば、円形ギヤが設けられて回転運動する部材であってもよいし、作動ギヤ２１ａにスプライン嵌合する部材であってもよい。

ハウジング５は、作動軸２とスプリング４とを係合した状態で収容し、作動部材３の少なくとも一部をも収容する。本実施形態では、ハウジング５は、図１に示されるように、ハウジング本体５１と、ハウジング本体５１の開口を覆って作動軸２とスプリング４とが収容される収容部をハウジング５の内側に形成するハウジングカバー５２とを備えている。本実施形態では、ハウジング本体５１は、図１及び図２に示されるように、内部に作動軸２および作動部材３の少なくとも一部を収容する収容部を有している。ハウジングカバー５２は、ハウジング本体５１にネジや係合爪等の公知の固定手段により取り付けられ、作動軸２と作動部材３とスプリング４とをハウジング５内で保持する。

本実施形態では、ハウジングカバー５２は、平板状の基部５２ａと、基部５２ａから突出した有底筒状の突出部５２ｂを有している。本実施形態では、図３に示されるように、突出部５２ｂの内周面が、スプリング４が径拡大したときに当接する壁部５２ｃを構成している。また、図１及び図２に示されるように、有底筒状の突出部５２ｂの底部５２ｄには、後述する開口５２ｅが形成されている。突出部５２ｂは、スプリング４が外嵌した作動軸２が収容され、作動軸２とスプリング４と同軸となっている。

なお、ハウジング５は、作動軸２と作動部材３とスプリング４とが、分離されることなく一体となった状態で、モータ６の出力軸６１が作動軸２と嵌合できるように収容されていれば、例えばハウジングカバー５２とハウジング本体５１の間に作動軸２とスプリング４とを部分的に覆って挟持していてもよく、またその形状も特に限定されることはない。また、ハウジング５の壁部５２ｃは、作動軸２によって拡径したスプリング４がブレーキとなって作動部材３移動を抑制できるように当接できれば、本実施形態のように突出部５２ｂの内周の全てではなく、周方向の一部がスプリング４と当接可能であればよい。

作動軸２は、モータ６の出力軸６１と嵌合して、モータ６の回転力が伝達されて回転し、作動部材３と歯合して、その回転によって作動部材３を作動する。また、作動軸２は、作動部材３からの入力により一方に回転すると、スプリング４の係合部と係合し、スプリング４が径拡大することによって、その回転が抑制される。例えば、本発明の駆動装置１では、作動部材３からの入力により作動軸２が一方に回転しても作動軸２と係合部４ａとの係合によってスプリング４および作動軸２の回転が抑制されるが、モータ６からの入力により作動軸２が他方に回転することで作動部材３がハウジング５から突出するように作動される。本実施形態では、作動軸２は、図１に示されるように、作動ギヤ２１ａが設けられた第１作動軸２１と、第１作動軸２１と係合し、後述する歯合孔２２ａが形成された第２作動軸２２とを備えている。第２作動軸２２は、モータ６の出力軸６１と嵌合してモータ６の回転力が伝達されて回転する。第１作動軸２１は、第２作動軸２２と係合して第２作動軸２２の回転と連動して回転し、作動部材３と歯合して作動部材３を作動する。また、第１作動軸２１の突部２１ｃが、切欠き部２２ｂの側部２２ｃ、２２ｄと隙間を有して嵌め込まれ、突部２１ｃと側部２２ｃ、２２ｄとの間に係合部４ａ、４ｂが位置するので、第１作動軸２１は、作動部材３からの入力により一方に回転すると、スプリング４の係合部４ａ、４ｂと係合することによってスプリング４が拡径して、その回転が抑制される。

本実施形態の第１作動軸２１は、略円柱状に形成された本体２１ｂと、本体２１ｂの軸方向における一方の端面周縁部から回転軸に略平行に延びる突部２１ｃと、本体２１ｂの他方の端面に、本体２１ｂと同軸上に延びる作動ギヤ２１ａとを備えている。突部２１ｃの周方向の両端には、スプリング４の係合部４ａ、４ｂが係合可能な被係合部２１ｄ、２１ｅが設けられている。被係合部２１ｄ、２１ｅは、回転軸周りに第１作動軸２１が回転したときに、スプリング４の係合部４ａ、４ｂが回転方向で係合し、スプリング４の径を拡大するように構成されている。被係合部２１ｄ、２１ｅは、本実施形態では突部２１ｃの周方向の両端に形成された側壁であるが、スプリング４の係合部４ａ、４ｂが係合可能であれば、例えば突起など他の形態であってもよい。

第１作動軸２１は、本実施形態では、第１作動軸２１の回転軸に沿って設けられた図示しない突起が、ハウジング５に設けられた孔５１ａ（図１参照）に嵌入されることにより、ハウジング５に回転可能に軸支される。第１作動軸２１の軸支の方法は、本実施形態に限定されることはなく、例えばモータ６の出力軸６１を、第１作動軸２１の中心に設けられた挿通孔２１ｇに挿通して、ハウジング５に設けられた孔５１ａに嵌入することにより、第１作動軸２１を軸支しても構わない。

本実施形態の第２作動軸２２は、柱状に形成され、第２作動軸２２の外周部に、スプリング４の係合部４ａ、４ｂが係合可能な側部２２ｃ、２２ｄが周方向の両端に形成された切欠部２２ｂが形成されている。側部２２ｃ、２２ｄは、回転軸周りに第２作動軸２２が回転したときに、スプリング４の径を縮小するように係合部４ａ、４ｂと当接する面を有する。本実施形態では、第２作動軸２２は、略円柱状の部材から横断面扇状に外周より切り欠いた部分である切欠部２２ｂと、第２作動軸２２の外周を形成する、中心軸から突出した略円弧状外周を有する扇状凸部を有し、第１作動軸２１の突部２１ｃの外周と第２作動軸２２の扇状凸部の外周とにより形成された略円筒状の周面に、スプリング４が外嵌可能となっている。

第１作動軸２１及び第２作動軸２２は、図２及び図３に示されるように、第１作動軸２１の突部２１ｃが第２作動軸２２の切欠部２２ｂ内に回転方向で遊嵌されることによって、同軸上で回転可能に互いに連結される。第１作動軸２１及び第２作動軸２２は、突部２１ｃの周方向の側壁である被係合部２１ｄ、２１ｅと切欠部２２ｂの周方向で隣接する壁面である側部２２ｃ、２２ｄとがスプリング４の係合部４ａ、４ｂを介して係合することで、互いに連動して回転する。

作動軸２は、本実施形態では、第１作動軸２１及び第２作動軸２２の２つの部材を備えているが、モータ６の出力軸６１と嵌合し、スプリング４の係合部と係合すれば１つの部材であってもよく、用途に応じて適宜変更することができる。また、第１作動軸２１及び第２作動軸２２の形状は、第１作動軸２１及び第２作動軸２２が連動して回転可能であり、作動部材３側からの入力があった場合にスプリング４が径拡大可能に係合するものであれば特に限定されない。

スプリング４は、作動軸２と同軸になるように作動軸２に外嵌され（図２及び図３参照）、作動部材３からの入力により作動軸２が一方に回転すると、係合部４ａ、４ｂの一方が作動軸２と係合して径が拡大し、作動部材３に入力された力による、一方の作動軸２の回転を抑制し、他方に回転すると作動軸２とともに回転しないように構成されている。スプリング４は、拡径するとハウジング５の壁部５２ｃに当接して壁部５２ｃとの間に摩擦力を生じさせ、作動軸２の回転を抑制する。本実施形態では、図１に示されるように、スプリング４はコイルスプリングである。

また、本実施形態のスプリング４の線材の両端部には、図１及び図３に示されるように、径方向内側を向いて延びる係合部４ａ、４ｂが形成されている。スプリング４は、２つの係合部４ａ、４ｂがそれぞれ、第１作動軸２１の突部２１ｃの周方向の一端側に位置する被係合部２１ｄと第２作動軸２２の切欠部２２ｂの側部２２ｃとの間、及び第１作動軸２１の突部２１ｃの周方向の他端側に位置する被係合部２１ｅと第２作動軸２２の切欠部２２ｂの側部２２ｄとの間に位置するように、作動軸２に外嵌する。本実施形態では、作動軸２が２つの係合部４ａ、４ｂとそれぞれ独立して係合するので、作動部材３からの入力によりいずれの方向に作動軸２が回転しても、その回転が抑制される。しかし、本発明のスプリング４は、本実施形態に限定されることはなく、作動軸２の回転を抑制する用途に応じて、例えば２つある係合部４ａ、４ｂを１つにして一方の回転だけが抑制されるように構成することもできる。

また、本実施形態のスプリング４は、ハウジング５に収容された際に、作動軸２により軸方向に押圧されて、ハウジング５の底部５２ｄの内側面（ハウジング５内部側の面）との間に生じる摩擦力によって、作動軸２とともに回転しないようにハウジング５に係合される。より具体的には、第１作動軸２１に、スプリング４の軸方向の一端側に設けられた一方の係合部４ａと当接する当接面２１ｆが設けられ、スプリング４は、ハウジング５内に収容されたときに、第１作動軸２１の当接面２１ｆ及びハウジング５の内面（底部５２ｄの内側面）により押圧されて挟持される。このように、当接面２１ｆがスプリング４を軸方向に押圧してスプリング４をハウジング５に係合させることにより、駆動装置１の組み付けが容易となる。

図１及び図２に示されるように、モータ６の出力軸６１には出力ギヤ６１ａが設けられ、作動軸２には、作動軸２にスプリング４が外嵌した状態で、出力ギヤ６１ａを歯合可能であって、出力ギヤ６１ａの回転によって作動軸２が軸周り方向の回転が可能な歯合孔２２ａが形成されている。また、ハウジング５には、係合部４ａ、４ｂが作動軸２と係合し、スプリング４が作動軸２に外嵌し、スプリング４及び作動軸２がハウジング５に収容された収容状態で、ハウジング５の外側から歯合孔２２ａに出力ギヤ６１ａを歯合可能な開口５２ｅを有している。

出力ギヤ６１ａは、モータ６が駆動されたときに出力軸６１と一体となって回転するように設けられる。出力ギヤ６１ａは、出力軸６１と一体的に回転すればよく、出力軸６１と一体で形成されても、出力軸６１と別体で形成された後に出力軸６１に固定されてもよい。

歯合孔２２ａは、出力ギヤ６１ａが設けられた出力軸６１を作動軸２に対して差し込み等により接続可能に構成され、出力ギヤ６１ａに対応した形状に形成される。開口５２ｅは、本実施形態では円形状に形成されているが、モータ６の出力軸６１が挿通可能であれば矩形状など他の形状に形成されてもよい。作動軸２とスプリング４とがハウジング５に収容された状態で、歯合孔２２ａに出力ギヤ６１ａを差し込むことで、モータ６の駆動力を作動部材３に伝達することができるので、出力軸６１を作動軸２に圧入するのと比べて、作動軸２に大きな力が加わることなく、スプリング４がハウジング５内で作動軸２からずれることもない。

本発明の駆動装置１では、図２に示されるように、作動軸２と作動部材３とスプリング４とが一体となってハウジング５内に保持された状態で、ハウジング５の外側からハウジング５の開口５２ｅを介してモータ６の出力軸６１を作動軸２と嵌合させることができる。図２に示されるように、作動軸２には出力軸６１の出力ギヤ６１ａが歯合する歯合孔２２ａが形成されており、その歯合孔２２ａにモータ６の出力軸６１を嵌合することで、作動軸２と作動部材３とスプリング４とが一体となって収容された状態のハウジング５にモータ６を直接接続することが可能となる。これにより、例えば従来技術のようなハウジングの外に突出して延びる軸部１０２ａ（図４参照）が必要なくなり、駆動装置１を小型化することができる。特に、プラグインハイブリッド車の充電口のリッドの開閉機構のように、駆動機構を設置するためのスペースがほとんどない場合であっても、出力軸６１をハウジング５の外部に突出させることなく駆動装置１を設置することができる。

また、例えば、歯合孔を設けない作動軸（例えば、出力軸を嵌合する円形の嵌合孔が形成された作動軸）に、出力ギヤのないモータの出力軸を直接圧入するような場合には、出力軸が作動軸を押圧する力により作動軸とスプリングとがずれてしまう可能性があり、作動軸及びスプリングを同軸に保ちながら出力軸を作動軸と嵌合させることが難しい。しかし、本発明の駆動装置１では、作動軸２と作動部材３とスプリング４とが一体となって保持された状態で、作動軸２に設けられた歯合孔２２ａに出力ギヤ６１ａが歯合可能であるため、出力軸を圧入する場合と比べて小さい押圧力で出力軸６１を作動軸２と嵌合させることができ、各部材がずれることなく容易に出力軸６１を作動軸２と嵌合させることができる。したがって、本発明の駆動装置１は、組み付ける際に作動軸２と作動部材３とスプリング４とがずれることを防止するための部材が必要ないのでより小型化することができるとともに、組み付けが容易で、迅速な組み付けが可能となり、それによって量産性が向上する。

１駆動装置
２作動軸
２１第１作動軸
２１ａ作動ギヤ
２１ｂ本体
２１ｃ突部
２１ｄ、２１ｅ被係合部
２１ｆ当接面
２１ｇ挿通孔
２２第２作動軸
２２ａ歯合孔
２２ｂ切欠部
２２ｃ、２２ｄ側部
３作動部材
３１作動部材本体
３２ラックギヤ
４スプリング
４ａ、４ｂ係合部
５ハウジング
５１ハウジング本体
５１ａ孔
５２ハウジングカバー
５２ａ基部
５２ｂ突出部
５２ｃ壁部
５２ｄ底部
５２ｅ開口
６モータ
６１出力軸
６１ａ出力ギヤ
７モータカバー
８ネジ

Claims

作動ギヤが設けられた作動軸と、
前記作動ギヤと歯合して作動する作動部材と、
前記作動軸が一方に回転すると径が拡大するように前記作動軸に係合する係合部を有するスプリングと、
前記作動軸と前記作動部材と前記スプリングとを収容し、前記作動軸の回転により前記スプリングが径拡大したときに前記スプリングと当接する壁部を有するハウジングと、
出力軸を有するモータとを備え、
前記出力軸には出力ギヤを有し、
前記作動軸には、前記作動軸に前記スプリングが外嵌した状態で、前記出力ギヤを歯合可能であって、前記出力ギヤの回転によって前記作動軸が軸周り方向の回転が可能な歯合孔が形成され、
前記ハウジングには、前記係合部が前記作動軸と係合し、前記スプリングが前記作動軸に外嵌し、前記スプリング及び前記作動軸が前記ハウジングに収容された収容状態で、前記ハウジングの外側から前記歯合孔に前記出力ギヤを歯合可能な開口を有し、
前記スプリングの両端部には、前記スプリングの径方向内側に向かって延びる係合部が設けられ、
前記作動軸が、第１作動軸と、前記第１作動軸と係合する第２作動軸とを備え、
前記第２作動軸は、柱状に形成され、前記第２作動軸の外周部に、前記スプリングの係合部が係合可能な側部が周方向の両端に形成された切欠部が形成され、
前記第１作動軸は、略円柱状に形成された本体と、前記本体の軸方向における一方の端面周縁部から、前記第１作動軸の回転軸に略平行に延びる突部と、前記本体の他方の端面に、前記本体と同軸上に延びる前記作動ギヤとを備えており、
前記係合部は、前記突部と前記側部との間に位置し、
前記第１作動軸が前記作動部材からの入力により一方に回転すると前記係合部と係合して前記スプリングが拡径して前記第１作動軸の回転が抑制され、前記モータからの入力により前記第１作動軸および前記第２作動軸が他方に回転することで前記作動部材が前記ハウジングから突出するように作動する、
駆動装置。
前記第２作動軸は、中心軸から突出した略円弧状外周を有する扇状凸部を有し、
前記スプリングは、前記第１作動軸の前記突部と前記第２作動軸の前記扇状凸部の外周とにより形成された略円筒状の周面に外嵌された請求項１に記載の駆動装置。
前記作動部材は、前記作動ギヤと歯合するラックギヤを有する請求項１又は２に記載の駆動装置。